半導體測試如何影響車規(guī)級芯片量產(chǎn)良率？

整個半導體制造產(chǎn)業(yè)鏈所覆蓋的環(huán)節(jié)較長、涉及到的設備和技術也相對復雜，這其中大家對設計、制造工藝和封裝技術的關注度普遍偏高，被忽視的通常在后道測試環(huán)節(jié)，概因測試在整個半導體制造成本中所占比重偏低，大概不到10%，產(chǎn)品技術迭代也不會很頻繁。但這并不是說測試環(huán)節(jié)就不重要，因為半導體制造涉及到芯片產(chǎn)品的良率和生產(chǎn)效率問題，那么測試環(huán)節(jié)的技術精進、自動化程度和成本控制同樣會顯著影響整個半導體制造的產(chǎn)出結(jié)果和成本效率。在一些芯片產(chǎn)品設計復雜度不斷提升且技術仍存在較大變化的應用領域，測試設備和方法論也同樣面臨升級挑戰(zhàn)。車規(guī)級芯片市場就是一個典型的例子。

未來10年，汽車市場作為半導體產(chǎn)品里增長最快的細分行業(yè)之一，有預測數(shù)據(jù)顯示從2021年-2030年，其年復合增長率大概在13%左右，遠高于排名第二、三位的計算/數(shù)據(jù)中心和無線通信市場。近日，在半導體自動化測試設備領導廠商泰瑞達和媒體的溝通中，來自泰瑞達的資深產(chǎn)品專家于波也提到，“我們預測在未來的大概5-10年里，汽車電子市場還會持續(xù)推動整個半導體工藝不斷地帶來一些新的挑戰(zhàn)?！?/p>

而車規(guī)級芯片給測試設備行業(yè)帶來的挑戰(zhàn)包括：
1. 因為其高增長性，讓更多的芯片廠商涌入汽車市場，包括原有消費領域的一些芯片企業(yè)，市場競爭將愈加激烈，芯片企業(yè)面臨更快的產(chǎn)品面市周期的壓力，因為汽車市場給這些新入者的黃金窗口期也有限，如何盡快導入量產(chǎn)市場成為芯片企業(yè)的重要生死線，獲得更快的面市時間，測試的效率提升顯得極為重要；
2. 車規(guī)芯片對產(chǎn)品質(zhì)量的要求更高，技術門檻高，認證標準也更嚴苛，包括ISO26262、AEC-Q100等，而對質(zhì)量的高要求帶來的是測試成本控制的壓力；
3. 車規(guī)級芯片還在不斷創(chuàng)新，包括很多新的AI芯片、更復雜的SoC產(chǎn)品設計等，新的芯片需求都會轉(zhuǎn)化為測試的需求，可能產(chǎn)生新的對測試環(huán)節(jié)的投資，此時需要考慮新的測試系統(tǒng)的產(chǎn)品生命周期和可擴展性，以確保投入產(chǎn)出比。

芯片測試挑戰(zhàn)

作為一家全球領先的測試機廠商，于波介紹，泰瑞達對這些挑戰(zhàn)的應對包括：
首先是幫助客戶降低工程開發(fā)成本，提升程序質(zhì)量。通過使用現(xiàn)有的測試程序接口以及開發(fā)工具，并持續(xù)改進軟件的魯棒性以及持續(xù)開發(fā)生產(chǎn)力工具幫助客戶提升測試質(zhì)量；
其次是幫助實現(xiàn)更高良率。通過更好的指標以及更小的機差來保證車規(guī)MSA測試容限，為平滑通過AEC-Q100認證提供基礎。對于這一點，于波補充，“良率大部分是由Fab決定的，但是從測試的角度來看，我們有很多的測試方法論可以幫助提高它的良率。主要包括兩方面，第一方面涉及冗余與修復的問題，如果芯片本來設計的時候是有缺陷的，或者設計人員在設計期間很多冗余的部分，我們可以在測試過程中可以把它修復掉，這樣可以提升一些邊界良率，是指被修復掉的這部分；第二部分是由于我們的測試規(guī)格可以做的更精密，比如原來因為不希望有任何一顆壞的產(chǎn)品流向市場，所以把測試標準定得非常嚴，導致一些好的芯片也可能被剔除。但現(xiàn)在我們的測試機可以測得更準，就可以把邊界定得更清晰，從而把更多好的芯片保留下來，這樣也會幫助提升邊界良率。”
再次，延長固定資產(chǎn)壽命，為測試機存量市場增加價值。方法包括在既有平臺的軟硬件持續(xù)迭代，針對車載工規(guī)應用開發(fā)有競爭力的測試方案，以及在軟硬件更新的同時保證對不同程序的兼容性；
最后，精簡化測試單元，以更少的測試單元提供更高產(chǎn)出。通過提供儀表密度以及Loadboard可用面積增加測試工位的擴展性，并降低每工位的測試時間。

這里，泰瑞達為客戶提供的不僅僅是先進的測試設備，還包括整套軟硬件和測試方法論在內(nèi)的解決方案。以目前在汽車領域應用越來越廣泛的碳化硅產(chǎn)品為例，于波介紹，“我們目前看到碳化硅、氮化鎵這種分立器件市場也面臨產(chǎn)業(yè)升級，要做車載，就不可能做抽樣測試，車載要求所有產(chǎn)品都必須是完全透明的，所有的晶圓必須100%測試。另外我們看到現(xiàn)在碳化硅晶圓尺寸也在不斷變大，從最早的4寸到6寸，現(xiàn)在有些新廠已經(jīng)到了8寸，測試的產(chǎn)出也越來越有局限。為此，泰瑞達開發(fā)了針對碳化硅的一套全流程、高產(chǎn)出的測試方案，幫助客戶在產(chǎn)業(yè)升級的基礎上，能夠以盡可能低的場地成本完成盡可能多的測試，同時覆蓋完整的晶圓測試以及成品測試環(huán)節(jié)。”